بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، ابتدا نانوورقه هاي گرافیت اکسید مغناطیسی - Fe3O4Nps@GO - بصورت شیمیایی سنتز و در ادامه بعنوان یک نانوجاذب کاندید در فرایند پیشتخلیص عصاره تاکسول حاصل از برگ گیاه سرخدار - Taxus baccata L. - استفاده شد. بدین منظور، نقش احتمالی سه فاکتور مهم - میزان جاذب، دماي جذب و قدرت تکانش - بر میزان دو پاسخ - حذف رنگدانههاي گیاهی و بهبود خلوص تاکسول - مورد آزمون قرار گرفت و با استفاده از مدل سطح پاسخ - RSM - بهینه شد. نانوجاذب سنتز شده با استفاده از روش هایی نظیر TEM، AFM، FT-IR، VSM و BET مشخصه یابی و تایید ساختار شد.
درضمن، برمبناي نتایج حاصل از RSM، براي هر دو مدل رگرسیونی چند جملهاي درجه دو ارائه شده براي دو پاسخ، همبستگی بالایی بین دادههاي تجربی و پیشبینی شده بدست آمد . - p<0,0001 - درضمن، نتایج بهینه سازي عددي کلی نشان داد که براي دستیابی به بیشترین مقدار رنگبري 94/0 - درصد - و تاکسول با خلوص بیشتر 11/4 - درصد - ، مقادیر جاذب، درجه حرارت و قدرت تکانش محیط واکنش بایستی به ترتیب بصورت 37/7 گرم بر لیتر، 30/7 درجه سانتیگراد و 153/1 rpm تنظیم شود و در ادامه نتایج پیش بینی شده بصورت تجربی تایید شدند. درضمن، پس از 5 بار تیمار عصاره با نانوجاذب، قدرت مغناطیسی و جذب نانوجاذب براي حذف ترکیبات رنگی و دیگر ناخالصیها - بالاي 90 درصد - همچنان قابل قبول بود.
مقدمه
امروزه سرطان به یکی از بیماري هاي رایجی مبدل شده است که سالانه منجر به مرگ و میر بسیاري از افراد در جوامع بشري میشود. از بین داروهایی که امروزه در شیمیدرمانی براي درمان انواع مختلف این بیماري مهلک استفاده می شود، مطابق با آمار جهانی، تاکسول از جمله متداولترین داروها است . براي مثال، امروزه از تاکسول در درمان طیف وسیعی از انواع سرطانهاي شایع نظیر سرطان تخمدان، سینه، پروستات، مثانه، ﻣﺮي، ﺳﺮ و ﮔﺮدن، سرطانهاي وابسته به گردن و ریه استفاده میشود - Fu, Li et al. 2009 - ، به گونهاي که میزان تقاضا براي این ترکیب دارویی در بازار جهانی بیش از یک میلیارد دلار در سال تخمین زده شده است
منبع اولیه براي تولید این دارو، پوست درخت سرخدار غربی - Taxus brevifolia Nutt. - ، عنوان شده است. بتدریج، منابع جایگزین دیگري نظیر قارچهاي اندوفیت، درخت فندق و چند گیاه دیگر نیز معرفی شدند که میزان تجمع تاکسول در آنها پایین گزارش شده است. استفاده از روشﻫﺎي ﻧﯿﻤﻪﺳﻨﺘﺘﯿﮏ و ﮐﺸﺖ بافت و سوسپانسیون سلولی، دیگر گزینههاي مورد استفاده میباشد
چالش بزرگ در رابطه با تولید تاکسول، فرآیند خالص سازي آن میباشد. روشهاي رایج براي خالص سازي تاکسول عمدتاً بر پایه اﻧﻮاع ﮐﺮوﻣﺎﺗﻮﮔﺮاﻓﯽ مایع مانند: کروماتوگرافی مایع با فشار پایین و کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا HPLC و ... هستند
این روشها اکثراً به مراحل آمادهسازي طولانی و چند مرحلهاي سخت نیاز دارند، ﻫﺰﯾﻨﻪ اﺳﺘﺨﺮاج ﺑﺎﻻﺳﺖ، راندمان استخراج تاکسول بسیار اندك است و همچنین ناخالصیهایی در محلول خروجی تاکسول نهایی حضور دارند. بنابراین، لازم است تا قبل از تزریق نمونه به ستون یک مرحله پیش تیمار اولیه با جاذب بر روي عصاره خام انجام شود، بهگونهاي که مواد رنگی، روغنی و ناخالصی هاي عمده موجود در آن در این مرحله از محلول عصاره حذف شوند. جاذبهاي مختلفی نظیر ذغال فعال، celite، sylopute، charcoal و نانوذرات سیلیکا براي پیش تیمار اولیه عصاره خام تاکسول استفاده شده اند. علیرغم وجود برخی مزایا، هر یک از آنها داراي کاستی هایی است.
براي مثال، Charcoal و ذ غال فعال علیرغم اینکه به خوبی مواد رنگی را از عصاره حذف میکنند، اما مقادیر قابل توجهی از تاکسول را نیز به همراه آنها روي سطح خود جذب مینمایند. نانوذرات سیلیکا نسبتا گزینش پذیري بهتري دارند و با کنترل سطح ویژه و سایز حفرات آنها میتوان با راندمان خوبی ناخالصی ها و مواد رنگی را از عصاره حذف کرد و تاکسول را درون محلول باقی گذاشت، اما این ترکیبات چگالی بسیار پایینی دارند و مقادیر بسیار جزئی از آنها حجم بالایی را اشغال مینماید. مشکل عمده دیگر این است که براي جداشدن از محلول عصاره پس از اینکه عمل تیمار انجام شد، نیازمند فیلتراسیون یا فرایند سانتریفوژ با دور بالا هستند.
از این رو، با توجه به مزایاي زیادي که براي نانوذرات مغناطیسی مبتنی بر کربن ارائه شده است، بنظر این نوع از جاذبها بتوانند بعنوان یک کاندید احتمالی براي فرایند پیش تخلیص تاکسول مورد استفاده قرار گیرند. بطور خلاصه، این نانوذرات، از یکسو در مخلوط عصاره باعث جذب ناخالصی ها می شوند، مقدار وزنی مورد نیاز آنها بسیار کم بوده و براحتی از محلول جدا میگردند و نیاز به فرایندهاي جداسازي پیچیده ندارند، و از سوي دیگر قابل بازیابی میباشند. بنابراین، در این تحقیق، از این نانوجاذب در فرایند پیش تخلیص تاکسول استفاده شد. درضمن، نقش احتمالی سه فاکتور مهم - یعنی، میزان جاذب، دماي جذب و قدرت تکانش - بر میزان دو پاسخ - یعنی حذف رنگدانههاي گیاهی و بهبود خلوص تاکسول - مورد آزمون قرار گرفت و با استفاده از مدل سطح پاسخ - RSM - بهینه شد.
مواد و روش ها
تهیه یا سنتز جاذب ها
براي ساخت اکسید ﮔﺮاﻓﯿﺖ ﻣﺤﻠﻮل در آب - GO - ، از روش هامرز1 اﺳﺘﻔﺎده شد . - Hummers Jr and Offeman 1958 - در ادامه، و به منظور سنتز جاذب نانواکسید آهن بر بستر اکسید گرافیت - Fe3O4Nps@GO - ، از روش همرسوبی یونهاي آهن - II - و آهن - III - در حضور اکسید گرافیت استفاده شد.
شناسایی و مشخصهیابی نانوجاذب هاي سنتز شده
براي شناسایی و مشخصهیابی نانوجاذب سنتز شده، از اسپکتروسکوپی FT-IR، آنالیز پراش اشعه - XRD - X2، آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - 3، میکروسکوپالکترونیعبوري - TEM - 4، روش VSM5 - براي تست ﺧﻮاص مغناطیسی - و نهایتا انالیز ﻣﯿﮑﺮوﺳﮑﻮپ نیروي اتمی - AFM - 6 استفاده شد.
روش تهیه عصاره از برگ
براي تهیه عصاره، نمونههاي برگی گیاه سرخدار از باغ گیاهشناسی پردیس کشاورزي دانشگاه تهران در کرج برداشت شدند. برگهاي خشک شده درون آسیاب پودر شده، سپس به مدت 2 ساعت درون متانول و در دماي اتاق اینکوبه شدند. محلول سبز متانول ایجاد شده، توسط فیلتر از رسوبات برگ جدا شد. این محلول سبز شامل انواع مواد قطبی، غیرقطبی، رنگدانههاي گیاهی، متابولیتها و . . . می باشد. عصاره در ابتدا توسط دستگاه روتاري تغلیظ شد تا حجم آن به 1/3 حجم اولیه برسد، سپس درون قیف دکانتور ریخته شد و با نسبت حجم برابر، با آب و ديکلرومتان مخلوط شد . - Jang, Oh et al. 2013 - خانواده ﺗﺎﮐﺴﺎنﻫﺎ، رﻧﮕﺪاﻧﻪﻫﺎي آبگریز و ترکیبات غیرقطبی موجود در عصاره درون فاز پایینی - ديکلرومتان - جمع شده و درنهایت جدا شدند. این عصاره بعنوان عصاره خام اولیه جهت انجام تیمار با نانوذرات در مرحله بعد مورد استفاده قرار گرفت.
